固态摄像元件和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能够高速地执行增益转换的固态摄像元件和电子装置。斜波生成电路包括与所需增益的类型(例如，两种类型，即，低增益和高增益)相对应的数量的采样保持电路和斜波生成DAC。两个采样保持电路可以分别保持不同增益的增益DAC输出电压。由此，能够通过斜波选择信号实现至保持所需增益电压的斜波生成DAC的切换。本发明专利技术可例如应用于用于成像装置的CMOS固态图像传感器。

Solid state imaging element and electronic device

The invention relates to a solid-state imaging element and an electronic device capable of performing a gain conversion at high speed. The ramp generation circuit includes a sample and hold circuit with respect to the desired gain type (e.g., two types, i.e., low gain and high gain) and ramp generation DAC. Two sample and hold circuits can maintain the gain DAC output voltage with different gain. Thus, it is possible to realize the switching of the ramp wave generated by the oblique wave selection signal to the desired gain voltage. The invention can be applied to a CMOS solid-state image sensor, for example.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固态摄像元件和电子装置，并特别地涉及能够高速执行增益转换(gaintransition)的固态摄像元件和电子装置。
技术介绍
存在着用于产生斜波电压比较A/D转换用斜波的DAC电路。在具有用于对DAC电路中的斜波的输出增益进行控制的增益控制DAC的电路中，在一些情况下频繁地切换增益值(参考专利文献1)。引用文献列表专利文献专利文献1：日本专利申请特开第2007-59991号
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在这种情况下，增益控制DAC的输出在增益切换之后的稳定时间有时压缩了用于A/D转换的读取时间。本专利技术是考虑到上述情况而提出的，并可以高速地执行增益转换。技术问题的解决方案根据本专利技术的方面的固态摄像元件包括：斜波生成数模转换器(DAC)，其被构造成生成斜波，所述斜波生成DAC的数量对应于不同类型的增益；以及采样保持电路，其被构造成分别各自地保持来自增益控制DAC的与所述不同类型的增益相对应的增益DAC输出电压，所述增益控制DAC控制所述斜波的输出增益，所述采样保持电路的数量对应于所述不同类型的增益。还可以包括一个所述增益控制DAC。所述斜波生成DAC通过输入的斜波选择信号进行切换。还可以包括具有与所述斜波生成DAC和所述增益控制DAC不同的功能的DAC。具有不同功能的所述DAC是将偏移添加至所述斜波的钳位DAC。根据本专利技术的方面的电子装置包括：固态摄像元件，其包括：斜波生成数模转换器(DAC)，其被构造成生成斜波，所述斜波生成DAC的数量对应于不同类型的增益；以及采样保持电路，其被构造成分别各自地保持来自增益控制DAC的与所述不同类型的增益相对应的增益DAC输出电压，所述增益控制DAC控制所述斜波的输出增益，所述采样保持电路的数量对应于所述不同类型的增益；信号处理电路，其被构造成处理从所述固态摄像元件输出的输出信号；和光学系统，其被构造成使入射光进入所述固态摄像元件。所述固态摄像元件还可以包括一个所述增益控制DAC。所述斜波生成DAC通过输入的斜波选择信号进行切换。所述固态摄像元件还包括具有与所述斜波生成DAC和所述增益控制DAC不同的功能的DAC。所述具有不同功能的DAC是将偏移添加至所述斜波的钳位DAC。根据本专利技术的方面，通过斜波生成数模转换器(DAC)生成斜波，斜波生成数模转换器(DAC)的数量对应于不同类型的增益。此外，来自增益控制DAC的与不同类型的增益相对应的增益DAC输出电压各自被相应的采样保持电路保持，增益控制DAC控制斜波的输出增益，采样保持电路的数量对应于不同类型的增益。本专利技术的效果根据本专利技术，可以执行增益转换。特别地，根据本专利技术，可以高速地执行增益转换。注意，本说明书中描述的效果仅仅是示例，且本专利技术的效果不限于本说明书中描述的效果。还可以获得其它效果。附图说明图1是图示了根据本专利技术的固态摄像元件的示意性构造示例的框图。图2是图示了用于固态摄像元件的A/D转换电路的构造示例的框图。图3是图示了A/D转换电路的示例性操作的时序图。图4是说明了使用DDR计数器的斜波生成电路的构造和电路操作的示图。图5是图示了斜波生成电路的另一构造示例的框图。图6是图示了斜波生成电路的操作的时序图。图7是图示了斜波DAC输出的波形的示图。图8是图示了具有不同程度的振幅的斜波被置于保持在相同电平的像素输出电压上的曲线图的示图。图9是图示了根据本专利技术的斜波生成电路的构造示例的框图。图10是图示了图9中的斜波生成电路的操作的时序图。图11是图示了根据本专利技术的斜波生成电路的构造示例的电路图。图12是图示了图11中的斜波生成电路的操作的时序图。图13是图示了斜波生成电路的另一构造示例的框图。图14是说明了钳位DAC的示图。图15是图示了根据本专利技术的斜波生成电路的另一构造示例的框图。图16是图示了根据本专利技术的电子装置的构造示例的框图。具体实施方式在下文中，将对本专利技术的实施方式(在下文中被称为“实施例”)进行说明。注意，将按以下顺序进行说明：0.固态摄像元件的示意性构造示例1.第一实施例(本专利技术的斜波生成电路的示例)2.第二实施例(本专利技术的斜波生成电路的另一示例)3.第三实施例(电子装置的示例)<0.固态摄像元件的示意性构造示例><固态摄像元件的示意性构造示例>图1图示了应用于本专利技术的每个实施例的示例性互补金属氧化物半导体(CMOS)固态摄像元件的示意性构造示例。如图1所示，固态摄像元件(元件芯片)1包括像素区域(所谓的成像区域)3和外围电路单元。在像素区域3中，包括多个光电转换元件的多个像素2规则地且二维地排列在半导体基板11(例如，硅基板)上。像素2具有光电转换元件(例如，光电二极管)和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管可例如包括三个晶体管，即传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管，或可通过进一步添加选择晶体管来包括四个晶体管。由于每个像素2(单位像素)的等效电路类似于常用的等效电路，所以本文省略了对它的详细描述。或者，像素2可以具有共用像素结构。像素共用结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、被共用的单个浮动扩散部以及被共用的其它不同的像素晶体管。外围电路单元包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6，输出电路7和控制电路8。控制电路8接收输入时钟和用于指示操作模式等的数据，并输出诸如固态摄像元件1的内部信息等数据。更具体地，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟生成时钟信号和控制信号。时钟信号和控制信号用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作的基准。然后，控制电路8将这些信号输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6。垂直驱动电路4例如包括移位寄存器。垂直驱动电路4选择像素驱动配线，向所选择的像素驱动配线提供用于驱动像素2的脉冲，并以行为单位驱动像素2。更具体地，垂直驱动电路4沿垂直方向以行为单位选择性地且顺序地扫描像素区域3中的像素2，并通过垂直信号线9将基于根据每个像素2的光电转换元件中的入射光量产生的信号电荷的像素信号提供至列信号处理电路5。列信号处理电路5例如是针对像素2的每一列布置的，并针对每个像素列对从一行像素2输出的信号执行诸如噪声消除等信号处理。更具体地，列信号处理电路5执行诸如用于消除像素2特有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)、信号放大和模拟/数字(A/D)转换等信号处理。在列信号处理电路5的输出级(outputstage)设置有水平选择开关(未示出)，以与水平信号线10连接。水平驱动电路6例如包括移位寄存器。水平驱动电路6顺序地输出水平扫描脉冲，以依次选择各个列信号处理电路5，并使每个列信号处理电路5将像素信号输出至水平信号线10。输出电路7对通过水平信号线10从各个列信号处理电路5顺序地提供的信号执行信号处理，并输出这些信号。输出电路7可例如仅执行缓冲，或可执行黑电平调整、列变化校正或各种数字信号处理等。设置有输入/输出端子12以与外部交换信号。<A/D转换电路的构造示例>图2是图示了在图1的固态摄像元件中使用的A/D转换电路的构造示例的框图。在图2的示例中，图示了使用数模转换器(DAC)的斜波A/D转换电路。在斜波A/D转换中，斜波的斜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态摄像元件，其包括：斜波生成数模转换器(DAC)，其被构造成生成斜波，所述斜波生成DAC的数量对应于不同类型的增益；以及采样保持电路，其被构造成分别各自地保持来自增益控制DAC的与所述不同类型的增益相对应的增益DAC输出电压，所述增益控制DAC控制所述斜波的输出增益，所述采样保持电路的数量对应于所述不同类型的增益。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 JP 2014-1665621.一种固态摄像元件，其包括：斜波生成数模转换器(DAC)，其被构造成生成斜波，所述斜波生成DAC的数量对应于不同类型的增益；以及采样保持电路，其被构造成分别各自地保持来自增益控制DAC的与所述不同类型的增益相对应的增益DAC输出电压，所述增益控制DAC控制所述斜波的输出增益，所述采样保持电路的数量对应于所述不同类型的增益。2.如权利要求1所述的固态摄像元件，其还包括：一个所述增益控制DAC。3.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述斜波生成DAC通过输入的斜波选择信号进行切换。4.如权利要求1所述的固态摄像元件，其还包括：具有与所述斜波生成DAC和所述增益控制DAC不同的功能的DAC。5.如权利要求4所述的固态摄像元件，其中，所述具有不同功能的DAC是将偏移添加至所述斜波的钳位DAC。6.一种电子装置，其包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿比留隆浩，久松康秋，永田忠史，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP